JP2009085308A - 作業車両の走行変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンから走行装置への動力伝動系に設けた油圧変速装置とギア変速装置とを、単一の変速操作具の操作によって変速操作出来るようにして、操作性の向上および操作感覚の向上を図る。
【解決手段】斜板角度を無段階に調節可能な可変油圧ポンプと斜板角度を複数段に調節可能な可変油圧モータを閉回路で接続した油圧変速装置（５）と、複数段に変速可能なギア変速装置（６）とを走行駆動経路に直列に設ける。そして、単一の変速操作具（２）の変速溝（８０）に沿う低速側から高速側への操作に連動してギア変速装置（６）を高速側に変速し、該変速操作具（２）の更なる操作に連動して該変速後のギア変速装置（６）の変速段を保持したまま可変油圧モータの斜板角度を高速側に切り換える連繋機構を設ける。
【選択図】図５

Description

この発明は、油圧変速装置とギア変速装置など複数の変速装置を有するコンバインやトラクタ等の作業車両の走行変速装置に関するものである。

コンバインやトラクタ及びブルドーザ等の作業車両の走行変速装置においては、エンジンから走行装置への走行駆動経路に油圧無段変速装置とギア変速装置等複数の変速装置を組み込み、その変速段の組み合わせで、走行速度を低速から高速まで細かく変速出来るようにしている。

例えば、特開２００４−３２３０１４号公報には、可変容積型油圧ポンプと油圧モータで高速と低速に切換え可能にした油圧変速装置とギア変速で高・低二段に切換え可能にした副変速装置を走行駆動経路に設けて、油圧変速装置を変速操作するＨＳＴレバーとそのＨＳＴレバーに設ける切換スイッチで油圧変速装置の高・低二段と副変速装置の高・低二段で合わせて四段に変速するようにしたコンバインの走行変速装置が記載されている。また、特開２００６−２５６５５５号公報には、可変容積型の第一油圧モータを変速操作する主変速レバーと同じく可変容積型の第二油圧モータを変速操作する副変速レバーを設けたコンバイン等の走行変速装置が記載されている。
特開２００４−３２３０１４号 特開２００６−２５６５５５号公報

前記の如く、従来の作業車両においては、所望の走行速度で走行するためには、ＨＳＴレバーと切換スイッチ或いは主変速レバーと副変速レバーなどの複数の変速操作具を操作しなければならない。この複数の変速操作具を操作して得られた変速段は操作パネルなどに表示するようにしているが、機体前方を見ながら操縦操作を行っているオペレータが操作パネルに目線を移して変速段を確認する動作は前方への注意が薄れて危険であり、また、前方の注視で変速段の確認を怠って高変速段になっているのに気付かずにアクセルを吹かして急加速し危険な目に会うようなこともある。

そこで、本発明では、エンジンから走行装置への動力伝動系に複数の変速装置を設けた作業機に置いて、単一の変速操作具を変速溝に沿って操作する単純な変速操作で二つの変速装置を変速出来るようにして、操作感覚で変速位置を知ることが出来るようにすることを課題とする。

この発明は、上述の如き課題を解決するために、以下のような技術的手段を講じる。
即ち、斜板角度を無段階に調節可能な可変油圧ポンプと斜板角度を複数段に調節可能な可変油圧モータを閉回路で接続した油圧変速装置（５）と、複数段に変速可能なギア変速装置（６）とを走行駆動経路に直列に設け、単一の変速操作具（２）の変速溝（８０）に沿う低速側から高速側への操作に連動してギア変速装置（６）を高速側に変速し、該変速操作具（２）の更なる操作に連動して該変速後のギア変速装置（６）の変速段を保持したまま可変油圧モータの斜板角度を高速側に切り換える連繋機構を設けたことを特徴とする作業車両の走行変速装置とした。

この構成により、単一の変速操作具２によってギヤ変速装置６の変速操作と油圧変速装置５の変速操作との両方の変速操作が行える。
また、単一の変速操作具２の操作位置で可変油圧モータの斜板角度とギア変速装置の変速位置が決まるので、変速位置の確認がオペレータの操作感覚で分かるようになる。

この発明によると、単一の変速操作具２によってギヤ変速装置６の変速操作と油圧変速装置５の変速操作との両方の変速操作が行えるため、変速操作性が向上し、作業車両の作業能率を高めることができる。

また、油圧変速装置５の可変油圧ポンプの斜板角度とギア変速装置６の変速位置が単一の変速操作具２の操作位置で決まるので、変速段を間違えにくく、変速段を目で確認しなくても手の操作感覚で認識できるため、オペレータが前方を見ながら作業車両の操縦を安全に行える。

次に、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
本明細書では、左側及び右側とはコンバインが前進する方向に向いたときの方向を言う。

図１と図２に示すように、コンバインの車体１０の下部側に土壌面を走行する左右一対の走行クローラ１１を有するクローラ走行装置９を配設し、車体１０の前端側に分草杆１２を備えた刈取部１３が設けられている。刈取部１３の後方には操縦席１４を備えたキャビン１６があり、また車体１０の上方には刈取部１３から搬送されてくる穀桿を引き継いで搬送して脱穀・選別する脱穀装置（図示せず）がキャビン１６の左後方に設けられ、該脱穀装置で脱穀選別された穀粒を一時貯溜するグレンタンク１７が脱穀装置の右側に配置されている。グレンタンク１７の後部にオーガ１８を起伏可能に連接して、グレンタンク１７内の穀粒をコンバインの外部に排出する構成としている。

上記コンバインはオペレータが操縦席１４に着座して左側のサイドパネル３に立設する主変速レバー１と副変速レバー２（これらが本発明の変速操作具に相当する）を操作し、エンジンの動力をトランスミッションケース４に付設の油圧無段変速装置（以下、「ＨＳＴ」と略記）５とトランスミッションケース４内のギア変速装置６を介して変速し、左右の走行クローラ１１，１１に動力を伝動して任意の速度で走行する。

前記ＨＳＴ５は、エンジンの駆動力によって駆動されるプランジャ（ピストン）式の可変油圧ポンプと、該可変油圧ポンプからの吐出油の流入によって回転出力するプランジャ式の可変油圧モータとを閉回路を形成するように接続して構成する。前記可変油圧ポンプと可変油圧モータとは、いずれもプランジャの先端部の公転軌跡を拘束する斜盤の角度を変更することにより、吐出油量および流入容積が変更される構成である。即ち、可変油圧ポンプ側の斜盤角度を大きくすると、吐出油量が増加し、この吐出油が流入する可変油圧モータ側のプランジャの公転速度が増速して、該可変油圧モータの出力軸が高速化する。また、可変油圧モータ側の斜盤角度を小さくすると、流入する油量が同一であっても、流入容積が小さくなっているため、プランジャの公転速度が増速して、該可変油圧モータの出力軸が高速化する。尚、この可変油圧モータの斜盤角度変更による増減速状態と、該可変油圧モータの出力トルクとは、反比例の関係となる。

前記主変速レバー１は、前記ＨＳＴ５内の可変油圧ポンプの回転出力を変速するもので、クローラ走行装置９を前進、中立、後進に切り替えると共に走行速度を副変速レバー２で設定した変速段で無段に変速する。副変速レバー２は、前記ＨＳＴ１内の可変油圧モータの回転を高・低の二段に切換え、トランスミッションケース４内のギア変速装置６を高・低の二段或いは高・中・低の三段に切換える。

穀稈の収穫を行う場合には、脱穀刈取レバー６６をクラッチ入にして脱穀装置を駆動しながら走行する。
また、操縦席１４の前側に立設する操向レバー２１を左右に傾倒操作することにより急旋回等の各種旋回走行をすることができる。すなわち、操向レバー２１をコンバインを旋回させようとする方向に傾倒操作することにより、左右の走行クローラ１１，１１に速度差或いは逆回転が与えられて走行方向の変更が行われる構成としている。

キャビン１６の足元フロアー上には、アクセルペダルとブレーキペダル及び掻込ペダルをオペレータが足で踏み込むことによって作動するように設けている。アクセルペダルは、エンジンの回転を上昇させて出力を増大させ、ブレーキペダルは、トランスミッションケース内のブレーキデスクを締めてクローラ走行装置９の回転を停止する。さらに、掻込ペダルは、トランスミッションケース内の左右サイドクラッチを切り作動してクローラ走行装置９への動力伝動を切るもので、畦際の穀稈を刈り取る際に使用する。

次に、エンジンの回転を変速してクローラ走行装置９に伝動する走行駆動経路を図４で説明する。
エンジンの出力軸に取り付けられたエンジンプーリとベルトで巻回された入力プーリ２２を介してトランスミッションケース４に取り付けたＨＳＴ５の可変油圧ポンプ入力軸２３にエンジンからの動力が伝達される。そして、ＨＳＴ５の内部で可変油圧ポンプで無段に変速可能にされ、さらにその回転が可変油圧モータで高・低に二段変速可能にされて可変油圧モータの出力軸回転がトランスミッションケース４の入力軸２８に枢着したギア２９に伝動される。

可変油圧ポンプの変速軸２６に連結ロッド２７が連結され、可変油圧モータの変速軸２４に連結ロッド２５が連結され、それぞれ後述する構成で主変速レバー１と副変速レバー２に連動連結している。

ギア２９の回転が、変速軸３１へギア３０で伝動され、この変速軸３１の回転が大・中・小のギア変速装置６によってカウンタ軸３３に伝動される。このギア変速装置６は、後述する副変速レバー２に連動して変速操作される。この実施例では、ギア変速装置６が高速・中速・低速の三段階変速であるが、高速・低速の二段変速でもよい。

なお、変速軸３１にはワンウェイクラッチ付の刈取駆動プーリ３４が取り付けられて、刈取部１３と脱穀装置に動力を伝動する。
上記カウンタ軸３３の駆動により、同じカウンタ軸３３に設けられたギア３５と噛合するセンターギア３６を介してサイドクラッチ軸３７が回転する。

このサイドクラッチ軸３７には、そのセンターギア３６に対して左右対称に右クラッチ３８Ｒと左クラッチ３８Ｌの２つの摩擦多板式クラッチが介装されており、前記操向レバー２１の傾動操作により、その傾動操作角度（図示しないポテンショメータにより検出）に応じて油圧シリンダを作動し、右クラッチ３８Ｒと左クラッチ３８Ｌをそれぞれ接続状態と非接続状態とに制御する。機体の直進時には、左右の右クラッチ３８Ｒと左クラッチ３８Ｌは共に圧縮バネ（図示せず）と油圧により常時接続状態となって駆動力を伝達する。

また、上記サイドクラッチ軸３７に設けたセンターギア３６は遊星歯車機構３９の駆動軸４０に固定されたセンターギア４１と噛合する。
遊星歯車機構３９のキャリアには、摩擦多板式のブレーキ４２Ｒ，Ｌが連結されており、操向レバー２１の傾動操作により、その傾動操作角度（図示しないポテンシヨメータにより検出）に応じて図示しない油圧シリンダを作動し、ブレーキ４２Ｒ，Ｌを連続的に摩擦力を変化させてその回転速度を制御する。

また、駐車ブレーキは、ブレーキ４２Ｒ，Ｌを同時に制動して駆動軸４０の駆動を停止することにより、機体の走行を停止することができる。
そして、左右のサイド右クラッチ３８Ｒ、１７Lが「入」、つまり接続状態のときは、サイドクラッチ軸３７の駆動力は、サイドクラッチギア４３Ｒ、Ｌへ伝達されると同時に、駆動軸４０のセンターギア４１を介して該駆動軸４０へも伝達され、遊星歯車機構３９のサンギアと同じ位置関係を保って回転する出力ギア４４Ｒ，Ｌに伝達される。

出力ギア４４Ｒ，Ｌの駆動力は出力歯車機構５０を構成する互いに噛合関係にあるギア４５Ｒ，Ｌ、ギア４６Ｒ，Ｌ、ギア４７Ｒ，Ｌ、ギア４８Ｒ，Ｌ、ギア４９Ｒ，Ｌへと順に伝達され、左右の車軸５１，５１を駆動し、左右の車軸５１，５１にそれぞれ取り付けられた左右スプロケット５２Ｒ，Ｌがクローラ１１を回転させる。

以上の構成において、機体の直進走行時には、エンジンが始動し、入力プーリ２２からＨＳＴ５の可変油圧ポンプ入力軸２３に入力された駆動力が可変油圧ポンプで二段に変速され可変油圧モータで無段に変速されてギア２９に伝動される。ギア２９から変速軸３１のギア変速装置６に伝動され変速された回転がカウンタ軸３３のギア３５に伝動され、さらにサイドクラッチ軸３７のセンターギア３６に伝動され、該サイドクラッチ軸３７が駆動される。

直進時は左右のサイドクラッチ３８Ｒ、Ｌが共に「入」になっていて接続状態である。したがって、サイドクラッチ軸３７の駆動力は左右のサイドクラッチギア４３Ｒ，Ｌに伝達され、該サイドクラッチギア４３Ｒ，Ｌがともに回転駆動する。

そして、左右のサイドクラッチギア４３Ｒ，Ｌとそれぞれ噛合する遊星歯車機構３９のキャリアに動力が伝達されると同時に、上記サイドクラッチ軸３７のセンターギア３６と噛合する駆動軸４０のセンターギア４１に動力が伝達され、該駆動軸４０が回転駆動する。この駆動軸４０の回転により遊星歯車機構３９で減速されて出力ギア４４Ｒ，Ｌが同速で回転し、出力歯車機構５０で車軸５１に回転が伝動されて、左右の走行クローラ１１を回転駆動する。

次に、図５から図１０で、前記のＨＳＴ５の変速とギア変速装置６の変速を行う主変速レバー１と副変速レバー２の連動構成を以下に説明する。
まず、主変速レバー１の基部取付板７１がサイドパネル３に固定のハウジング７０に枢支軸７６で前後に回動するように設けられている。その詳細は図９に示す如く、基部取付板７１をプレシャーメタル７３にボルト７２で固定している。このプレシャーメタル７３とハウジング７０との間には皿ばね７４を介在し、枢支軸７６の固定ナット７５を締付けると基部取付板７１の回動抵抗が大きくなり、主変速レバー１の前後回動抵抗を大きくするので、経年変化による回動力調整が可能である。

基部取付板７１は、前記ＨＳＴ５の可変油圧ポンプの変速軸２４にリンク２５で連結し、主変速レバー１を前に回動するとＨＳＴ５が増速される関係になる。そして、基部取付板７１の回動位置がセンサ７７で検出され、操作パネルに主変速レバー１の変速位置として表示される。

副変速レバー２は、図７に示す如く、サイドパネル３内のブラケット７８に設ける横軸５４に外嵌した取付片５６へ前後軸５７で枢支してサイドパネル３上面に形成するクランク状ガイド溝８０から上方へ突出させて設けている。従って、副変速レバー２は横軸５４で前後に回動し、前後軸５７で左右に傾動する。横軸５４には前記トランスミッションケース４内のギア変速装置６の変速シフトに連結する変速アーム５１を枢支し、この変速アーム８１のピン８２に副変速レバー２が係合することでギア変速装置６を変速可能になり、図６で副変速レバー２をガイド溝８０内でＡ位置からＢ位置へ回動するとギア変速装置６を低速から高速へ切り替える。副変速レバー２はＢ位置からＣ位置へ傾けると副変速レバー２がピン８２から外れてさらに前方のＤ位置へ回動可能になる。

副変速レバー２の前後軸５７への枢支部近傍にセンサ片８３を設け、このセンサ片８３の動きをセンサ５３で検出して、副変速レバー２を傾けてギア変速側にすると主変速レバー１がニュートラル以外であれば警報を鳴らして変速部が回転したままでギア変速を行わないよう警告する。

また、副変速レバー２に規制部材８４を設けて、副変速レバー２とピン８２の係合を外してガイド溝８０でＣ位置からＤ位置へ傾けてＨＳＴ５を高速にした場合に変速アーム８１が低速に戻らないようにしてギア変速を高速に保持するようにしている。

図８は、ＨＳＴ５を変速するＨＳＴ変速アーム８５の回動基部を示している。このＨＳＴ変速アーム８５は、副変速レバー２をガイド溝８０内でＢ位置からＣ位置へ傾けることで係合し、副変速レバー２の前方回動と共に回動する。ＨＳＴ変速アーム８５の基部には、ＨＳＴ５の可変油圧ポンプの変速軸２６に連結する連結ロッド２７を取り付ける連結アーム８６とカム板５８を固着し、連結アーム８６が回動してＨＳＴ５を高速と低速に切換える。カム板５８には、その前部に複数の変速位置に応じた凹凸部５９を形成し、後部にセンサ当接面６５を形成し、前部の凹凸部５９にローラ６０を押圧して変速位置を保持し、後部のセンサ当接面６５に当たって高速位置と低速位置変速を検出する二個の位置検出センサ６３，６４を配置している。一方の検出センサ６４がオンとなってＨＳＴ５が高速になったことを検出するとパネルに変速位置を表示すると共に急旋回が行なえないようにする。

図５において、脱穀刈取レバー６６は、Ｄ１（入）からＤ２（入）を経てＤ３（切）に回動係止するように枢支軸６８に枢支しているが、その枢支基部６９と前記副変速レバー２の規制部材８４を連動杆６７で連動し、ＨＳＴ５を高速にすると脱穀刈取レバー６６を強制的にＤ３(切)に回動して脱穀機と刈取部の駆動が切れるようにしている。これは、ＨＳＴ５の出力で駆動される変速軸３１に取り付けた刈取駆動プーリ３４が高速で駆動されてその高速回転で刈取部と脱穀機が駆動されないようにするためである。脱穀刈取レバー６６の位置をセンサ６１で検出してパネルに刈取脱穀作動中を表示するようにしている。

なお、上記の構成に代えて、ＨＳＴ５の高速前進への切換えを位置検出センサ６４が検出すると脱穀刈取レバー６６が入りであっても電気的駆動手段で脱穀刈取部を停止するようにしても良い。その際に、ＨＳＴ５を低速前進に戻した際に脱穀刈取レバー６６が入りのままであれば脱穀刈取部を駆動するようにすれば、高速後進後再刈取を行うような場合に刈取脱穀の駆動断続が自動で行われて操作が楽になる。

また、主変速レバー１と脱穀刈取レバー６６を連係することなく、刈取脱穀を駆動したままでＨＳＴ５を高速にして刈取を行っても刈り取った穀稈を感知するセンサがオンするとＨＳＴ５を低速に切換える自動制御手段を設けると、脱穀機の過負荷を防ぐことが出来る。

倒伏穀稈を追い刈りする場合には刈取前進と刈取中断高速後進を繰り返すことになるが、前記実施例では刈取脱穀の駆動をワンウェイクラッチ付の刈取駆動プーリ３４で行っているために後進時には刈取脱穀が駆動されることなく、その刈取脱穀のクラッチを切る必要がない。

本実施例のコンバイン全体正面図 本実施例のコンバイン全体側面図 コンバインの一部の拡大背面図 トランスミッションケースの正断面図 コンバインの一部側断面図 コンバインの一部拡大平面図 コンバインの一部拡大背断面図 コンバインの一部側断面図 コンバインの一部正断面図 コンバインの一部拡大斜視図

符号の説明

２ 変速操作具（副変速レバー）
５ 油圧無段変速装置（ＨＳＴ）
６ ギア変速装置
８０ 変速溝

Claims (1)

1. 斜板角度を無段階に調節可能な可変油圧ポンプと斜板角度を複数段に調節可能な可変油圧モータを閉回路で接続した油圧変速装置（５）と、複数段に変速可能なギア変速装置（６）とを走行駆動経路に直列に設け、単一の変速操作具（２）の変速溝（８０）に沿う低速側から高速側への操作に連動してギア変速装置（６）を高速側に変速し、該変速操作具（２）の更なる操作に連動して該変速後のギア変速装置（６）の変速段を保持したまま可変油圧モータの斜板角度を高速側に切り換える連繋機構を設けたことを特徴とする作業車両の走行変速装置。

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